TRANSFORMATOR ARUS DAN PEMELIHARAANNYA PADA GARDU INDUK 150 kV SRONDOL PT. PLN (PERSERO) P3B JB REGION JAWA TENGAH DAN DIY UPT SEMARANG Isna Joko Prakoso.1, Susatyo Handoko, ST. MT.2 Mahasiswa dan Dosen Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Diponegoro Jl. Prof. Sudharto, Tembalang, Semarang, Indonesia Email :
[email protected]
1
2
Abstrak PLN sebagai Perusahaan Listrik Negara berusaha untuk menyuplai energi listrik yang ada dengan seoptimal mungkin seiring dengan semakin meningkatnya konsumen energi listrik. Agar dapat memanfaatkan energi listrik yang ada serta menjaga kualitas sistem penyaluran dan kerusakan peralatan, maka diperlukan suatu sistem pengaman dan sistem pemeliharaan instalasi gardu induk. Dalam suatu gardu induk terdapat suatu peralatan yaitu transformator arus yang berfungsi untuk menurunkan arus besar pada tegangan tinggi atau menengah menjadi arus kecil pada tegangan rendah yang dipakai untuk pengukuran dan proteksi dan mengisolasi rangkaian sekunder terhadap rangkaian primer serta memungkinkan standarisasi rating arus untuk peralatan sisi sekunder. Transformator arus merupakan suatu peralatan yang digunakan untuk pengukuran dan proteksi, oleh karena itu diperlukan perawatan secara terjadwal agar transformator arus bekerja dengan baik sesuai dengan fungsinya dalam keadaan beroperasi. Perawatan dan pemeliharaan yang baik dapat meminimalisasi gangguan dan kerusakan serta dapat memperpanjang umur dari transformator arus. Kata Kunci : Transformator arus, Pengukuran, Proteksi, Pemeliharaan.
I.
mempersempit masalah, maka hanya dibahas mengenai pemeliharaan pada transformator arus.
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang GI atau GITET adalah merupakan kumpulan peralatan listrik tegangan tinggi atau tegangan ekstra tinggi yang mempunyai fungsi dan kegunaan dari masing-masing peralatan yang satu sama lain saling terkait sehingga penyaluran energi dapat terlaksana dengan baik. Salah satu peralatan yang utama yang terdapat di gardu induk yaitu transformator arus. Pemeliharaan dan pengoperasian yang tidak benar terhadap transformator arus akan memperpendek umur transformator arus dan akan menimbulkan gangguan – gangguan (troubles) lebih dini.
II. DASAR TEORI Transformator arus atau Current Transformer (CT) adalah transformator yang berfungsi untuk : Memperkecil besaran arus listrik (Ampere) pada sistem tenaga listrik menjadi besaran arus untuk sistem pengukuran dan proteksi. Mengisolasi rangkaian sekunder terhadap rangkaian primer, yaitu memisahkan instalasi pengukuran dan proteksi dari tegangan tinggi. Memungkinkan standarisasi rating arus untuk peralatan sisi sekunder.
1.2 Tujuan Tujuan penulisan laporan kerja praktek ini adalah untuk mengetahui pemakaian dan pemeliharaan transformator arus yang terdapat di gardu induk 150 kV Srondol. 1.3 Pembatasan Masalah Makalah ini disusun untuk mempelajari jenis dan bagian-bagian transformator arus yang terdapat di GI 150 kV Srondol. Untuk Gambar 1 Transformator Arus di GI Srondol 150 KV
1
2.1 Prinsip Kerja Transformator arus Pada dasarnya prinsip kerja transformator arus sama dengan transformator daya. Jika pada kumparan primer mengalir arus I1, maka pada kumparan primer timbul gaya gerak magnet sebesar N1I1. Gaya gerak magnet ini memproduksi fluks pada inti, kemudian membangkitkan gaya gerak listrik (GGL) pada kumparan sekunder. Jika terminal kumparan sekunder tertutup, maka pada kumparan sekunder mengalir arus I2, arus ini menimbulkan gaya gerak magnet N1I1 pada kumparan sekunder. Bila trafo tidak mempunyai rugi-rugi (trafo ideal) berlaku persamaan :
Gambar 2 Ilustrasi Trafo Arus Rasio Ganda
Jenis Trafo Arus Menurut Jumlah Inti o Inti Tunggal Digunakan apabila sistem membutuhkan salah satu fungsi saja, yaitu untuk pengukuran atau proteksi. o Inti Ganda Digunakan apabila sistem membutuhkan arus untuk pengukuran dan proteksi sekaligus.
Atau di mana : N1 : Jumlah belitan kumparan primer N2 : Jumlah belitan kumparan sekunder I1 : Arus kumparan primer I2 : Arus kumparan sekunder 2.2 Klasifikasi Transformator Arus Dalam pemakaian sehari-hari, trafo arus dibagi menjadi jenis-jenis tertentu berdasarkan syarat-syarat tertentu pula, adapun pembagian jenis trafo arus adalah sebagai berikut : Jenis Trafo Arus Menurut Jumlah Kumparan Primer o Jenis Kumparan (Wound) Biasa digunakan untuk pengukuran pada arus rendah, burden yang besar, atau pengukuran yang membutuhkan ketelitian tinggi. o Jenis Bar (Bar) Konstruksinya mampu menahan arus hubung singkat yang cukup tinggi sehingga memiliki faktor thermis dan dinamis arus hubung singkat yang tinggi.
Gambar 3 Ilustrasi Trafo Arus Inti Ganda
Jenis Trafo Arus Menurut Isolasi o Isolasi Epoksi-Resin Biasa dipakai hingga tegangan 110KV. Memiliki kekuatan hubung singkat yang cukup tinggi karena semua belitan tertanam pada bahan isolasi.
Jenis Trafo Arus Menurut Jumlah Rasio o Jenis Rasio Tunggal Rasio tunggal adalah trafo arus dengan satu kumparan primer dan satu kumparan sekunder. o Jenis Rasio Ganda Rasio ganda diperoleh dengan membagi kumparan primer menjadi beberapa kelompok yang dihubungkan seri atau paralel.
Gambar 4 Jenis Trafo Arus dengan Isolasi Epoksi-Resin
o
2
Isolasi Minyak-Kertas Isolasi minyak kertas ditempatkan pada kerangka porselen. Merupakan trafo arus untuk tegangan tinggi yang digunakan pada gardu induk dengan pemasangan luar.
2. 3. 4. 5.
6. Gambar 5 Jenis Trafo Arus dengan Isolasi Minyak-Kertas
o
7. 8. 9.
Isolasi Koaksial Jenis trafo arus dengan isolasi koaksial biasa ditemui pada kabel, bushing trafo, atau pada rel daya berisolasi gas SF6.
Peredam perlawanan pemuaian minyak ( oilresistant expansion bellows ) Terminal utama ( primary terminals ) Penjepit ( clamps ) Inti kumparan dengan belitan berisolasi utama ( core and coil assembly with primary winding and main insulation ) Inti dengan kumparan sekunder ( core with secondary windings ) Tanki ( tank ) Tempat terminal ( terminal box ) Plat untuk pentanahan ( earthing plate )
2.4 Ratio / Hubungan dari Trafo Arus Umumnya hubungan dari transformator arus terdiri dari tiga hubungan, yaitu : Hubungan transformator arus biasa Hubungan ini terdiri dari sebuah lilitan primer dan sebuah lilitan sekunder, yang mempunyai ratio P2
P1
Gambar 6 Trafo Arus Inti Cincin dalam Rel Daya Isolasi SF6
Jenis Trafo arus menurut tipe pasangan o Pasangan dalam ( indoor ) o Pasangan luar ( outdoor )
S1
S2
Gambar 8 Hubungan transformator arus biasa
Jenis Trafo arus menurut tipe konstruksi o Tipe cincin ( ring / window type ) o Tipe cor-coran cast resin ( mounded cast resin type ) o Tipe tanki minyak ( oil tank type ) o Tipe trafo arus ( bushing )
Hubungan transformator arus dengan dua buah lilitan sekunder Hubungan ini terdiri dari sebuah lilitan primer dan dua buah lilitan sekunder yang bekerja masing-masing lilitannya dengan inti ganda ( double core ). Satu lilitan sekundernya untuk alat pengaman dan satu sisi lagi untuk alat-alat pengukur
2.3 Bagian-bagian dari trafo arus
P1
1S1
Gambar 7 Transformator arus tipe tanki
1.
P2
1S2
2S1
2S2
Gambar 9 Hubungan transformator arus dengan dua buah lilitan sekunder
Keterangan gambar 7 : Bagian atas transformator arus (transformator head) 3
Hubungan transformator arus dengan dua buah lilitan primer dan dua buah lilitan sekunder Hubungan ini terdiri dari dua buah lilitan primer yang sama dan dapat dihubungkan seri atau paralel sedangkan masing-masing lilitan sekundernya terpisah. P1
1S1
a
1S2
b
2S1
Untuk proteksi (relai) : o Klas ketelitiannya relatif rendah. o Kejenuhannya tinggi (tidak cepat jenuh). o Proteksi / pengaman yang menggunakan arus sekunder transformator arus antara lain : Relai Jarak (Distance Relay) Relai Arus Lebih (Over Current Relay) Relai Berarah (Directional Relay) Relai Differensial (Differential Relay) Relai REF (Restricted Earth Fault) Relai SBEF (Standby Earth Fault) Relai Beban Lebih (Over Load Relay) Nilai Batas Kesalahan CT untuk Proteksi :
P2
Tabel 2 Ketelitian transformator arus untuk proteksi (SPLN 60-7:1992)
2S2
Gambar 10 Hubungan transformator arus dengan dua buah lilitan primer dan dua buah lilitan sekunder
0,1 0,2 0,5 1
arus pengenal 10 5 20 0 0,4 0,2 0,1 0,75 0,35 0,2 1,5 0,75 0,5 3 1,5 1
12 0 0,1 0,2 0,5 1
+/- 1 %
+/- 60
10P
+/- 3 %
-
10%
Gambar 11 Salah satu sisi sekunder di bumikan Tujuannya kalau terjadi tembus antara tegangan tinggi dan sisi sekunder maka tegangan sisi sekunder tidak akan naik karena akan merusak peralatan pada sisi sekunder. Rangkaian sekunder tidak boleh terbuka
Tabel 1 Ketelitian transformator arus untuk pengukuran (SPLN 60-7:1992)
arus pada % dari
5P
3.2 Pengawatan Transformator Arus Salah satu sisi sekunder di bumikan.
Kelas ketelitian trafo arus untuk meter dapat dilihat pada tabel dibawah ini.
+/- % kesalahan rasio
Kesalahan sudut
Klas keteliti an
III. TRANSFORMATOR ARUS 150 kV SRONDOL 3.1 Transformator Arus Untuk Pengukuran Dan Proteksi Untuk pengukuran (metering) : o Teliti untuk daerah kerja 5 - 120 % In. o Level kejenuhan rendah, untuk mengamankan meter pada saat terjadi gangguan (cepat jenuh). o Meter-meter / pengukuran yang menggunakan arus sekunder transformator arus antara lain : Ampere meter MW meter MVAR meter KWH meter KVARH meter Cos φ meter
Klas kete litia n
Kesalahan rasio
Kesalahan komposit pada batas ketelitian arus primer pengenal 5%
Pada arus pengenal
+/- pergeseran fase pada % dari arus pengenal menit (1/60 derajat) 10 12 5 20 0 0 15 8 5 5 30 15 10 10 90 45 30 30 180 90 60 60
Gambar 12 Rangkaian sekunder tertutup Fluks akan menjadi besar , tegangan sekunder naik , terjadi kejenuhan pada inti dan akan 4
menjadi panas Oleh karena itu rangkaian sekunder tidak boleh dipasang fuse / MCB .
Data-Data Teknik Trafo Arus REGION JATENG & DIY GI 150 kV Srondol 1.
3.3 Batas-Batas Harga Tahanan Isolasi Untuk mengukur harga tahanan isolasi menggunakan HVI (High Voltage Insulation).
2. 3. 4.
5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18.
Gambar 13 High Voltage Insulation
Pabrik
: MITSUBISHI ELECTRIC CORP Dibuat di : JAPAN Type : PC 14-5 No. Series : Fasa R : 309406 Fasa S : 310086 Fasa T : 310085 Tahun Pembuatan : 1981 Arus Max Primer : 1200 A Arus Primer : 600A Arus Sekunder : 1A Pasangan : Luar Frekuensi : 50 Hz Tegangan Maksimal : 170 kV Tegangan Sistem : 150 kV Standart : ANSI C57.13-1968 Isi/Berat Minyak : 150 Liter/Kg Berat Total : 570 Kg Arus Thermal Waktu Singkat : 36 KA Arus Dinamis Waktu Singkat : 1200 A Tingkat Isolasi Dasar : 750 kV
3.4 Name Plate CT Pandean Lamper I IV. PEMELIHARAAN TRANSFORMATOR ARUS (CT)
BAY PHT PANDEAN LAMPER I CURRENT TRANSFORMER NITROGEN SEALED OFF TAP TYPE : PC 14 - 5 OUT DOOR USE MAX VOLTAGE ANSI C 57 - 13.- 1968 170 KV FREQ 50 HZ RATED SYSTEM VOLTAGE BIL 750 KV 150 KV ACCURASY CLASS PRIMARY CONTINOUS C 400 (at 1200 A / 1 A ONLY ) THERMAL CURRENT OIL QUANTITY 150 L 1200 A TOTAL WEIGHT 570 KG SERIAL :R. 309406 S. 310086 T. 310085 SHORT TIME THERMAL CURRENT RATING DATE 1981 36 KA rms 2 Sec L - SPEC H348018 H2
H1
X 1
4.1 Pengertian pemeliharaan Pemeliharaan adalah suatu kegiatan yang sangat penting, karena pemeliharaan yang baik akan memperpanjang umur peralatan dan akan menjamin berfungsinya peralatan dengan baik dan pemeliharaan yang telah dilaksanakan tidak ada bekasnya namun dapat di rasakan pengaruhnya. Tujuan pemeliharaan peralatan listrik tegangan tinggi adalah untuk menjamin kontinuitas penyaluran tegangan tinggi dan menjamin keandalan antara lain: a. Untuk meningkatkan keandalan dan efisiensi. b. Untuk memperpanjang umur peralatan sesuai dengan usia teknisnya. c. Untuk mengurangi resiko terjadinya kegagalan atau kerusakan peralatan. d. Untuk meningkatkan keamanan peralatan. e. Untuk mengurangi lama waktu pemadaman akibat sering terjadinya gangguan.
X 2
X 3
X Y 4 1
PRIMARY SEC CURRENT CURRENT (A) (A) 1200 1 900 1 600 1 300 1
Y 2
Y 3
Y 4
Z 1
Z 2
Z 4
Z 3
SEC TERMINAL X1 - X4 X2 - X4 X2 - X3 X1 - X2
Y1 - Y4 Y2 - Y4 Y2 - Y3 Y1 - Y2
Z1 - Z4 Z2 - Z4 Z2 - Z3 Z1 - Z2
4.2 Jenis-jenis pemeliharaan GI Pemeliharaan dibagi menjadi beberapa metode sebagai berikut :
MITSUBISHI ELECTRIC CORP JAPAN
a.
Pemeliharaan preventive ( Time base maintenance ) Pemeliharaan preventive adalah kegiatan pemeliharaan yang dilaksanakan untuk mencegah terjadinya kerusakan secara tiba-tiba dan untuk mempertahankan unjuk kerja peralatan yang optimum sesuai umur teknisnya.
Nomor Seri : Fasa R . 309406 Fasa S . 310086 Fasa T . 310085
Gambar 14 Name Plate Transformator Arus Pandean Lamper I
5
Pemeliharaan 1 Tahunan Trafo Arus ( CT )
b. Pemeliharaan Prediktif ( Conditional maintenance ) Pemeliharaan prediktif adalah pemeliharaan yang dilakukan dengan cara memprediksi kondisi suatu peralatan listrik, apakah dan kapan kemungkinannya peralatan listrik tersebut menuju kegagalan.
Bay : Pandean Lamper I Merk : MITSUBISHI Lokasi : GI 150 kV Srondol Type : PC – 14S
Ratio : 600 / 1A No. Serie : Fasa R : 309406 Fasa S : 310086 Fasa T : 310085
Tabel 3 Pemeliharaan 1 Tahunan No 1
2.
c.
Pemeliharaan korektif ( Corective maintenance ) Pemeliharaan korektif adalah pemeliharaan yang dilakukan secara terencana ketika peralatan listrik mengalami kelainan atau unjuk kerja rendah pada saat menjalankan fungsinya dengan tujuan untuk mengembalikan pada kondisi semula disertai perbaikan dan penyempurnaan instalasi.
3.
4.
5. 6. 7. 8.
d. Pemeliharaan darurat ( Breakdown maintenance ) Pemeliharaan darurat adalah pemeliharaan yang dilakukan setelah terjadi kerusakan mendadak yang waktunya tidak tertentu dan sifatnya terurai.
Peralatan yang diperiksa
Kondisi awal
Kondisi akhir
Pentanahan ( Grounding) a. Kawat Pentanahan b. Terminal Pentanahan
Baik Baik
Baik Baik
Lemari / Box Terminal a. Kebersihan b. Kemasukan Air
Kotor Tidak
Bersih Tidak
Kencang Kencang
Kencang Kencang
Kencang Kencang Kencang
Kencang Kencang Kencang
Normal
Normal
Normal Normal
Normal Normal
Tidak ada Tidak ada
Tidak ada Tidak ada
Body dan Bushing a. Kebersihan b. Bagian Bodi yang Lecet, Berkarat Kekencangan Baut a. Terminal Utama b. Pentanahan c. Baut-baut wiring pada terminal box Minyak Isolasi / Gas a. Kebocoran Isolasi a. Tahanan Isolasi Rasio Pondasi a. Keretakan b. Kemiringan
Hasil Ukur Tahanan Isolasi Tabel 4 Hasil Ukur Tahanan Isolasi Titik Ukur Primer - Ground Sekunder – Ground Primer – Sekunder Sekunder - Sekunder
4.3 Pemeliharaan Trafo Arus ( CT ) Pemeriksaan Visual Pemeriksaan visual adalah pemeriksaan konstruksi dari pada trafo, yang mencakup : Pencatatan papan nama Tangki dan radiator Panel Trafo Pentanahan Termometer Pengunci terhadap pondasi isolator / bushing
Fasa : R 47100MΩ >2000MΩ >2000MΩ >1000MΩ
Fasa : S 63300MΩ >2000MΩ >2000MΩ >1000MΩ
Fasa : T 56000 MΩ >2000 MΩ >2000 MΩ >1000 MΩ
Sedangkan perbandingan menurut teori yaitu : Antara lilitan primer – ground R ≥ 25000 MΩ dengan range alat ukur ≥ 5000 V Antara lilitan Sekunder – ground R ≥ 500 MΩ dengan range alat ukur 1000 V Antara lilitan primer – sekunder R ≥ 500 MΩ dengan range alat ukur 1000 V Antara lilitan sekunder - sekunder R ≥ 500 MΩ dengan range alat ukur 500 V Dari hasil diatas dapat disimpulkan bahwa transformator arus masih layak untuk digunakan dikarenakan trafo arus masih dalam keadaan baik Hasil ukur Tahanan Pentanahan Tabel 5 Hasil Ukur Tahanan Pentanahan Titik Ukur Kawat Pentanahan
Fasa : R 0.13 Ω
Fasa : S 0.13 Ω
Fasa : T 0.13Ω
Standart yang baik untuk pentanahan yaitu ≤ 1Ω. Dari data diatas dapat disimpulkan bahwa pentanahan pada transformator arus masih baik. 6
V. PENUTUP 5.1 Kesimpulan Kesimpulan yang dapat kami ambil dari kerja praktek yang kami laksanakan di GI 150 kV Srondol PT PLN (Persero) P3B JB Region Jawa Tengah dan DIY UPT Semarang sebagai berikut : 1. Dari hasil perhitungan dan analisa pada trafo arus GI 150 kV Srondol, bahwa kelas ketelitian transformator arus adalah 1,0 dan hasil ini dapat dikatakan trafo mempunyai ketelitian yang baik. 2. Ratio / hubungan dari trafo arus gardu induk 150 kV srondol menggunakan 4 (empat) lilitan primer dan sebuah lilitan sekunder dengan ratio 1200 – 900 – 600 - 300 A / 1 A. 3. Arus yang bekerja pada trafo harus dibawah dari Inominal trafo arus dikarenakan itu merupakan titik yang aman untuk suatu peralatan tegangan tinggi.
BIODATA PENULIS ISNA JOKO PRAKOSO Lahir di kota Semarang pada tanggal 10 Juni 1987. Penulis mengawali pendidikannya di bangku SD Pedurungan Tengah 02-03 Semarang selama 6 Tahun. Setelah itu melanjutkan ke SLTP N 2 Semarang. Tahun berikutnya melanjutkan di SMK N 7 Semarang. Dan sekarang penulis masih melanjutkan studi di Fakultas Teknik Elektro Universitas Diponegoro dan mengambil konsentrasi Teknik Tenaga Listrik. . Semarang, Mei 2010
Mengetahui, Dosen Pembimbing
5.2 Saran 1. Pengujian minyak trafo dilakukan secara rutin dan terjadwal agar trafo arus bekerja sesuai dengan fungsinya dalam keadaaan operasi. 2. Fasilitas belajar dipertahankan dan perlu adanya fasilitas pendukung seperti : bukubuku, laboratorium, dan komputer di GI 150 kV Srondol.
Susatyo Handoko, ST. MT NIP. 19730526 200012 1 001
DAFTAR PUSTAKA [1] Agus Cahyono, Tri, 2008, LASO (Less Attended Substation Operation), PT PLN (Persero) Penyaluran dan Pusat Pengatur Beban Jawa Bali Region Jawa Tengah dan DIY. [2] Team O & M Transmisi dan Gardu Induk PLN Pembangkitan Jawa Barat dan Jakarta Raya, 1981, Operasi dan Memelihara Peralatan, PLN Pembangkitan Jawa Barat Dan Jakarta Raya. [3] Tim Pelatihan Operator Gardu Induk, 2002, Pengantar Teknik Tenaga Listrik, PT PLN (Persero). [4] Tim Program Pendidikan Diploma Satu (D1) Bidang Operasi dan Pemeliharaan Gardu Induk, 2008, Pemeliharaan Peralatan GI / GITET , PT PLN (Persero) Jasa Pendidikan dan Pelatihan.
7
